(57)【要約】      （修正有）【課題】  金属めっきを施した異形管管端部にスリーブを圧入して、管端とスリーブを溶接接合して鋼管膨張型ロックボルトの管端部封止を行う際、封止を安定かつ確実に行える管端封止方法を提供する。【解決手段】  金属めっきされた鋼管からなる異形管１と異形管１の両端外面に密着して被せられたスリーブ２からなる鋼管膨張型ロックボルトの端部を封止する際に、異形管１の端部の金属めっきを除去した後に、異形管端部とスリーブ２とを互いに溶接接合することを特徴とする鋼管膨張型ロックボルトの管端部封止方法。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属めっきされた鋼管からなる異形管と前記異形管の両端外面に密着して被せられたスリーブからなる鋼管膨張型ロックボルトの端部を封止する際、前記異形管の端部の金属めっきを除去した後に、前記異形管の管端部と前記スリーブとを互いに溶接接合することを特徴とする鋼管膨張型ロックボルトの管端部封止方法。
【請求項２】
前記金属めっきがＺｎ系めっきであることを特徴とする請求項１に記載の鋼管膨張型ロックボルトの管端部封止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部に流体を圧入し、流体圧で管体を半径方向に膨張させることによって岩盤に設けた孔内に管体を充満させ、岩盤を補強するための鋼管膨張型ロックボルトの管端部封止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼管膨張型ロックボルトの管端部の封止は、断面凹状の窪みを設けたロックボルト用異形管の両端部に、一端を完全に封止し、他端に封止と流体流入口を設けるためのスリーブを圧入し、スリーブを圧入した異形管端部の内側に押圧金型を押し込んで管内面同士を密接させた後、管端端部および管端とスリーブを溶接により接合することで行っている。
すなわち、図１に示すような断面形状の異形管１に、円筒状のスリーブ２を圧入し、しかもロックボルトを構成する異形管１の端部の内面同士を当接させるために、図２に示すように両端から押圧金型３を押し付けている。
【０００３】
本発明者等も、特許文献１で、膨張用凹部を設けた異形管の内面同士の接触を線接触的なものから面接触的なものに変更し、溶接継手部を広く確保することで異形管端部の内面同士の接触部での溶け落ちを抑制し、気密性を確保するロックボルト端部封止方法を提案した。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−６８２７３
【０００５】
前記特許文献１で紹介した技術は、円筒形状部５と円錐形状部４が一体に組み合わされた形状の押圧金具３（図３）を、異形管１の管端から押し込むことで、異形管１の膨張用凹部の内面が平坦部９を形成して密着されることになる（図４ａ、図４ｂ）。この状態で、異形管１同士および異形管１の管端とスリーブ２を溶接接合すると、異形管１同士は平坦部９を形成して互いに密着しており、異形管１の端部はスリーブ２内面に密着しているので、異形管の内面当接部面積が大きくなり、異形管の内面当接部とスリーブを含めた領域に溶接部８が確実に形成されるので、気密性を確保できるばかりでなく、耐圧圧力が大きくなったロックボルト端部封止構造が得られるものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、異形管に金属めっきが施されている場合は、異形管の内面当接部とスリーブとを溶接により接合する際、ピンホールやブローホール等のめっき蒸気に起因した欠陥が溶接部に発生し易くなり、ロックボルトの性能上および加圧・膨張作業時に必要とする溶接部強度が安定して得られなくなると共に、ロックボルトの気密性の信頼性が低下する場合があるという問題がある。また、金属めっきがＺｎ系の場合は、上記問題が顕著となる。
【０００７】
本発明はこのような問題を解消すべく案出されたものであり、鋼管膨張型ロックボルトの端部を封止する際、金属めっきが施された異形管であっても端部溶接部の欠陥を抑制でき安定かつ確実に所望の溶接部強度が得られると共に、ロックボルトの気密性の信頼性を高めることができる管端部封止方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の鋼管膨張型ロックボルトの管端部封止方法は、その目的を達成するため、金属めっきされた鋼管からなる異形管と前記異形管の両端外面に密着して被せられたスリーブからなる鋼管膨張型ロックボルトの端部を封止する際、前記異形管の端部の金属めっきを除去した後に、前記異形管の管端部と前記スリーブとを互いに溶接接合することを特徴とする。
異形管の金属めっきとしては、Ｚｎ、Ｚｎ−Ａｌ系、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系などのＺｎ系めっきであることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、金属めっきされた鋼管膨張型ロックボルトの異形管端部とスリーブとを溶接接合することで、ロックボルトの性能上および加圧・膨張作業時に必要とする溶接部強度が安定かつ確実に得られると共に、加圧・膨張作業時に必要な気密性の信頼性が高まる。これにより、鋼管膨張型ロックボルトの性能の安定化が図れると共に加圧・膨張作業を効率良く、かつ安全に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明者等は、管端内面が互いに当接された異形管端部と、異形管外面に密着したスリーブとの溶接接合を安定してかつ確実に行なわせるための方法について、検討を行なった。その過程で、異形管に金属めっきが施されている場合は、異形管端部とスリーブとを溶接接合する際、溶接時に発生する金属めっき蒸気に起因したピンホールやブローホール等の欠陥が溶接部に発生し、溶接部の強度やロックボルトの気密性を低下させ、その結果、ロックボルトの性能の低下や加圧・膨張する際に、溶接部の破断や溶接部からの水漏れを引起こす場合があることを確認した。
【００１１】
そこで、異形管に金属めっきが施されている場合は、異形管端部にスリーブを装着する前に、異形管端部の金属めっきを除去することで、異形管端部とスリーブとを溶接接合する際、溶接時に発生する金属めっき蒸気に起因するピンホールやブローホール等の欠陥を抑制でき、安定かつ確実に所望の溶接部強度が得られると共にロックボルトの気密性を確保することができた。
【００１２】
図４および図５にて、本発明のロックボルトの端部封止方法を説明する。
まず、金属めっきが施された凹状断面の異形管１において、図５に示すように異形管端部の金属めっきを除去する。金属めっきを除去する範囲は、異形管端部から管軸方向に長くしすぎるとスリーブと接触する部分がめっき除去の際の切削等により真円度が低下しスリーブとの密着性が悪化する可能性があるため、溶接時に熱が入る部分だけでよい。したがって、めっきを除去する長さは異形管端部から５ｍｍ程度でよいと考えられる。また異形管の外面および内面ともに除去することが好ましいが、異形管は凹状断面である為、内面および外面の凹部のめっきを除去するのは困難である。溶接部のピンホールやブローホールはめっきが溶接時の熱により気化したものが溶融金属内に残ったものであるが、本発明のロックボルトの溶接継手形状の場合、異形管端部の内面同士が密着している箇所より異形管とスリーブが密着している箇所から発生するめっきの蒸気が溶接部側に流れ込み易く、ピンホールやブローホールの主な原因となる。その為、ピンホールやブローホール防止のために行う異形管のめっき除去は、図５に示すように異形管の外周部だけでもその効果は十分に得られる。
異形管端部の金属めっきを除去した後に、異形管１の端部にスリーブ２を挿入する。スリーブ挿入の際、事前に異形管端部をスエージ加工しておくと挿入が行い易くなり好ましい。
【００１３】
異形管端部へスリーブ２を挿入した後に、円筒形状部５と円錐形状部４が一体に組み合わされた形状の押圧金具３を異形管１の管端部から押し込み、異形管１の膨張用凹部の内面同士を密着させ平坦部９を形成する。押圧金具３の円筒外径部５の外径寸法は、スリーブ２の内径寸法から異形管１の板厚の４倍の寸法を差し引いた寸法とすると平坦部９を形成すると共に、異形管１の外面がスリーブ２の内面に密着することとなる。
【００１４】
押圧金物３を抜取り、異形管１同士および異形管１の管端部とスリーブ２を溶接接合すると、異形管の内面当接部とスリーブを含めた領域に溶接部８が確実に形成されると共に、異形管端部の金属めっきを除去しているため、金属めっき蒸気に起因するピンホールやブローホール等の欠陥が抑制され、ロックボルトの性能上および加圧・膨張する際に必要とする溶接部強度と気密性が安定かつ確実に得られる。
【実施例】
【００１５】
両面が亜鉛めっきされた板厚２mm、外径３６ｍｍのロックボルト用異形管の両端をスリーブの内径と等しい寸法にスエージ加工した後に、管端部から約５ｍｍの範囲の外周部をグラインダー等で削りめっきを除去した。めっきを除去した異形管の管端の圧力注水側に外径４１．３ｍｍ，内径３３．０ｍｍ，長さ７０ｍｍからなる４００Ｎ級の市販引き抜き鋼管製のめっきを施していないスリーブを約５ｍｍ仮圧入した。異形管の他端封止側には、同材質，外径３８．１ｍｍ，内径３３．０ｍｍ，長さ７０ｍｍのスリーブを同じく約５ｍｍ仮圧入した。
スリーブを仮圧入した膨張用凹部を有する亜鉛めっき製ロックボルト用異形管の両端に、先端角度４５度の円錐形状部と、高さが約７．５ｍｍで外径が２４．３ｍｍの円筒形状部を組み合わせた押圧金具を挿入し、押圧金型を挿入したまま油圧シリンダーで両端を圧下した。その際、ロックボルト用異形管の管端をスリーブの端から７．５ｍｍほど内側の位置にするため、金型にスリーブの内径と同じ径で厚み７．５ｍｍのスペーサーを取り付けた。
所定の位置まで圧入した後、押圧金型を引抜いた。その結果、ロックボルト用異形管の凹部内面がスリーブ側内面に約７．５ｍｍ密着し、異形管外面がスリーブ内面に密着した圧入体が得られた。この圧入体の異形管端部とスリーブとの間をアーク溶接で接合した鋼管膨張型ロックボルトを製作した。また、比較例として異形管端部のめっき除去を行わないこと以外は本発明例と同一の条件とし、異形管端部とスリーブとの間をアーク溶接で接合した鋼管膨張型ロックボルトを製作した。
【００１６】
これらの鋼管膨張型ロックボルトの異形管端部とスリーブとの溶接接合部の強度を確認するため、スリーブの引抜強度を測定した結果を図６に示す。
図６に示す結果からわかるように、異形管端部の外周部のめっきを除去したものは溶接部での破断は発生せず、安定して高いスリーブ引抜き強度が得られているのに対して、めっき除去を行わないものは、溶接部で破断が発生し強度が著しく低くなるものがあり、安定してスリーブ引抜き強度が得られていないことがわかる。
【００１７】
異形管端部のめっき除去をおこなわず、前記のスリーブ引抜強度測定にて異形管端部とスリーブとの溶接部が破断したものを観察すると、溶接部の破断面にピンホールやブローホールが多数見られたことより、溶接部の強度低下の原因は溶接時の亜鉛めっき蒸気に起因する欠陥であると考えられる。一方、異形管端部の外周部のめっきを除去したものについては、溶接部にピンホールやブローホール等の溶接欠陥が若干見られたものの前記のとおり安定して高い溶接部強度が得られていると共に、ロックボルト加圧・膨張時の気密性についても問題なく得られる状況であった。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】異形管の管端にスリーブを圧入した状態を説明する断面図
【図２】異形管の管端にスリーブを圧入する工程を説明する図
【図３】押圧金型形状を説明する図
【図４】管端封止工程を説明する図
【図５】本発明のスリーブ圧入前の異形管めっき除去状況を説明する図
【図６】スリーブ引抜強度の測定結果を説明する図
【符号の説明】
【００１９】
１：異形管      ２．スリーブ      ３：押圧金具      ４：円錐形状部      
５：円筒形状部      ８：溶接部      ９：平坦部      １０：金属めっき除去部      １１：金属めっき部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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